Гольцы рода Salvelinus продолжают волновать умы учёных уже не первое десятилетие. Первая конференция, посвящённая исключительно этому роду, прошла в 1981 году в Виннипиге, Канада, и с этого времени каждые три года специалисты со всего мира собираются обсудить достижения в изучении гольцов. Последняя такая встреча прошла в 2023 году в городе Никко, Япония, на которой были представлены первичные данные анализа популяций гольцов Северо-Востока Азии.
В мае 2024 года в журнале Freshwater Biology вышла полноценная статья учёных Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН о множественных вторичных контактах и исторической гибридизации между ледниковыми линиями гольцов рода Salvelinus в северо-восточной Азии.
Гольцы обладают набором биологических черт, которые затрудняют их филогенетическую реконструкцию: высоким морфологическим разнообразием, высокой экологической пластичностью, способностью к быстрому видообразованию и гибридизации. Высокая морфологическая изменчивость приводит к некорректному определению видовой принадлежности отдельных популяций и, как результат, даёт неправильные топологии деревьев и филогенетические ошибки. Трудности с получением биологического материала, за счёт удаленности и труднодоступности многих водоёмов, привели к тому, что до сих пор нет чёткого представления о том какие виды населяют значительную часть побережья северо-восточной Азии.
Особенно большое влияние на рыб Арктики оказали события Плейстоценового оледенения. В результате движения ледников во время ледникового максимума и последующей реколонизации современных ареалов после их отступления, популяции физически изолировались и проходили аллопатрическую дивергенцию в течении тысяч лет в разных рефугиумах, что привело к формированию разных ледниковых линий. Так, на Северо-востоке Азии встречаются несколько филогенетических линий гольцов: арктическая линия гольца Таранца (Salvelinus taranetzi); берингийская линия северной мальмы (Salvelinus malma malma); сибирская и атлантическая линия арктического гольца (Salvelinus alpinus).
Во время ротации ледниковых и межледниковых периодов популяции получали возможности для вторичного контакта, последствия которых могут варьировать от полной репродуктивной изоляции и отсутствия потока генов до полной фиксации интрогрессированной ДНК одного вида в популяциях другого. Выявить историческую гибридизацию помогает использование комбинированного подхода к анализу генетической структуры популяции. Так наиболее эффективными являются одновременный анализ последовательностей митохондриальной ДНК и ядерных маркеров (микросателлитной ДНК). Микросателлитные локусы дают возможность понять роль микроэволюционных процессов в формировании генетической структуры послеледниковых популяций. С другой стороны, мтДНК может улавливать сигналы прошлых эволюционных процессов, которые повлияли на структуру популяции и генетическое разнообразие.
Для реконструкции дивергенции и распространения гольцов, населяющих высокоширотные пресные воды Северо-Восточной Азии были проанализированы популяции гольцов из районов Чукотки и Колымы. Эти регионы относятся к древней Берингии, где когда-то существовал сухопутный мост, соединявший два континента. Чукотский регион можно считать берингийским ледниковым рефугиумом — крупной свободной ото льда территорией, где в периоды оледенения обитали многие современные рыбы из Восточной Азии и арктической части Северной Америки. Хотя история водной фауны Берингии в последнее время рассмотрена в ряде публикаций, до сих пор отсутствует общая концепция формирования пресноводных рыб и сроков их расселения в этом районе. Это подчеркивает важность понимания каждой новой исторической реконструкции, поскольку она способствует более целостному обзору истории региона. Более того, это также может пролить свет на формирование биоразнообразия, механизмы дифференциации и эволюцию видов.
Учёные проанализировали гаплотипическую сеть берингийской и арктической линий и показали, что на Чукотке существовало несколько основных зон вторичного контакта, однако в ряде случаев процесс захвата чужеродной мтДНК может иметь локальный характер. Более того, в отдельных локальностях существует вероятность множественных реколонизаций разных ледниковых линий наряду с интрогрессией мтДНК.
«Нами были обнаружены различные последствия вторичного контакта: (1) полная фиксация интрогрессированной мтДНК (митохондриальный захват); и (2) сохранение нескольких линий мтДНК при отсутствии современного потока генов в жилых популяциях гольцов. Объединив закономерности распространения, топологию филогенетической сети и современные знания об истории оледенения региона, мы можем предложить вероятные источники и возможные пути колонизации данного региона», — прокомментировала научный руководитель Лаборатории генетики ННЦМБ ДВО РАН Евгения Бондарь.
Источник: пресс-служба ННЦМБ ДВО РАН.